弯曲机结构设计.doc
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1、本科论文目 录摘 要IAbstractII引 言11钢筋弯曲机概述21.1设计目的与意义21.2国内外相关情况21.3研究内容31.3.1设计要求31.3.2成果要求32总体方案设计42.1弯曲机功能分析42.2总体方案机构简图53电动机选择计算63.1弯矩的计算63.2材料达到屈服极限时的始弯矩74传动设计计算94.1 V带轮的设计计算94.2圆柱齿轮设计计算124.2.1材料的选择124.2.2按接触强度设计124.2.3齿轮校核144.2.4齿轮及齿轮副精度的检验项目计算174.3蜗轮的设计184.3.1蜗杆传动类型184.3.2蜗轮蜗杆材料设计184.3.3按齿面进行设计194.3.4
2、校核齿根弯曲疲劳强度214.3.5精度等级公差和表面粗糙度的确定214.4蜗杆轴的设计224.4.1轴上力的计算224.4.2蜗支力和弯矩的计算224.4.3截面进行校核254.5主的设计274.5.1上力的计算274.5.2支和弯的计算274.5.3截面的校核294.6轴承的设计305钢筋弯曲机的装配325.1蜗轮蜗杆的装配325.2圆柱齿轮的装配335.3整体的装配336设备维护使用要求346.1机构本身故障346.2注意事项34总 结35参考文献36致 谢38本科论文摘 要本设计研究对象为用于工业加工生产的钢筋弯曲机。其主要由电动机、传动系统、减速齿轮、工作盘、固定插座、固定加紧器、转动
3、轴以及控制系统等组成,实现对钢筋的弯曲。整机的底部加装移动轮,便于移动调整弯曲机的整体工位。本设计的设计原理是通过三项异步电机带动带轮、通过一组直,杆减速从而转动工作进行加工。工作开有孔,用来安装中以及挡。弯曲机工作台的两侧设有方便移动的送料辊。对折弯时需要根据所需成型的形状,将其固定在中与成形之间即挡的内侧。当工作转动时,的一头被挡阻止,成形绕中转动,实现推弯,达到的弯曲角度。本设计的主要内容为:1. 对钢筋弯曲机的国内外发展和未来趋势进行简单介绍。2. 确定总体方案。根据设计装置的功能要求,通过电机、带轮、传动系统和控制系统实现弯曲钢筋的功能; 3. 对传动系统和执行系统进行了设计和计算,
4、确定了电动机设计、带轮设计、圆柱齿轮设计、蜗轮蜗杆设计以及他们的工作方式;4. 进行三维仿真设计,检查装配关系和运动关系的可行性,在此基础上绘制工程图。关键词:钢筋;弯矩;扭矩;齿轮;蜗轮蜗杆 AbstractThe research object of this design is the steel bending machine, which is mainly composed of electric motor, working disc, insertion seat, gripper, shaft and drivetrain and control system, etc.,
5、to realize the bending of steel. For ease of movement, the bending frame is equipped with a small wheel.The design principle of this design is to drive the V-belt wheel through the motor, through the straight gear, the worm shaft slow slower slower to drive the working disc rotation. The work pan op
6、ens with an shaft hole that is used to install the center shaft and the stop shaft. The bending machine bench has a feed roller on both sides that facilitates the movement of rebar. When bending the rebar, you need to secure it between the center shaft and the forming shaft (the inside of the stop s
7、haft) depending on the shape of the rebar forming as required. When turning the work pan, one end is blocked by the blockshaft, and the forming shaft rotates around the center shaft, so that the steel is pushed through and the steel is bent.The main content swords of this design are: 1. A brief intr
8、oduction is made to the domestic and foreign development and future trends of the steel bending machine. 2. Identify the overall programme. According to the functional requirements of the design device, the function of bending steel is realized through the motor, belt wheel, drive system and control
9、 system. 3. The design and calculation of the drive train and the execution system are carried out to determine the design of the motor, the design of the belt wheel, the design of cylindrical gears, the design of the worm wheel and the way they work. 4. To carry out 3D simulation design, check the
10、feasibility of assembly and motion relationship, and draw engineering drawings on this basis.Keywords: Rebar; Bending moment; Torque; Gear; Worming 引 言钢筋弯曲机是建筑工地必不可少的机械,主要用于混凝土构件厂及建筑施工现场的钢筋弯曲成型。当下如何更有加工的生产效率,降低人工的劳动量以及劳动强度,提高钢筋加工角度精度以及有更好的安全措施是钢筋制作中被普遍关注的问题1。当前我国正在大力发展基础建设及城市化建设各种建筑耗费了大量的钢筋,其中钢箍加工的效
11、率和质量是最难解决的问题之一。我国工程机械发展迅速,工程建设对各种机械的精度、效率要求也越来越高。各种建筑需要耗费大量的材料而且对于钢筋的形状需求不再单一,对于弯曲加工的质量和效率提出了严峻的考验,所以急需要一种适应范围广,效率高,质量高,操作简便的钢筋弯曲机2。深入研究弯曲机来实现高效率的生产。通过比较现今各种钢筋弯曲机,设计出一种加工效率高、劳动强度小、加工精度高、打弯钢筋后可以自动归位的弯曲机。可以很大程度上加快建设进度,减少人力,减少建设成本。随着所需加工弯曲的钢材尺寸逐渐加大,钢材技术性能的不断改良,在使用中发现有弯不动的情况或者电机发热严重的现象3。从理论上讲,可以通过增加驱动电机
12、的功率来解决此类问题,但这会增加产品的生产及使用成本,因此,设计生产性价比优良的钢筋弯曲机一直是生产厂家努力的目标。目前开发自动控制角度的弯曲机是一个方向,设计制造简单可靠的角度控制系统是关键,也是弯曲机走出国门、参与国际竞争的关键4。1钢筋弯曲机概述1.1设计目的与意义弯曲机是建筑工地必不可少的机械,主要用于混凝土构件厂及建筑施工现场的弯曲成型。当下如何更有效提高机械生产效率,减少工人劳动强度,提高钢筋加工角度精度以及有更好的安全措施是钢筋制作中被普遍关注的问题5。当前我国正在大力发展基础建设及城市化建设各种建筑耗费了大量的,其中加工的效率和质量是最难解决的问题之一。各种建筑需要耗费大量的材
13、料而且对于的形状需求不再单一,对于弯曲加工的质量和效率提出了严峻的考验,所以急需要一种适应范围广,效率高,质量高,操作简便的钢筋弯曲机6。深入研究钢筋弯曲机来实现高效率的生产。通过比较现今各种钢筋弯曲机,设计出一种加工效率高、劳动强度小、加工精度高、打弯钢筋后可以自动归位的钢筋弯曲机。可以很大程度上加快建设进度,减少人力,减少建设成本。1.2国内外相关情况1991年黄立新完整的阐述了国产的型半自动钢筋弯曲机的工作原理;1996年刘鸿鹰对型的进行了深入的研究;近来国产的生产与使用呈现快速增长的趋势,其传动方案主要有两种,即“带一两级齿轮一传动”及“带一三级齿轮传动”,其中以“带一两级齿轮一传动”
14、方案的弯曲机生产、应用较为普遍,市场占有率高。1993年chwarzhoprt和Betonwerk提出了生产的自动机床的主要特征及发展前景,同时提出了如何使钢筋生产打到自动化和计算机化;同年,丹麦Sterna公司生产了Unimatic18VS型钢筋自动成型加工机;之后又生产了Twinmatic1。随着所需加工弯曲的钢材尺寸逐渐加大,钢材技术性能的不断改良,在使用中发现有弯不动的情况或者电机发热严重的现象。从理论上讲,可以通过增加驱动电机的功率来解决此类问题,但这会增加产品的生产及使用成本,因此,设计生产性价比优良的钢筋弯曲机一直是生产厂家努力的目标。目前开发自动控制角度的钢筋弯曲机是一个方向,
15、设计制造简单可靠的角度控制系统是关键,也是走出国门、参与国际竞争的关键。1.3研究内容1.3.1设计要求设计要求如表1.1所示。表1.1 设计要求类别序号参数名称参数值1钢筋直径640mm2工作盘直径350mm3工作盘转速7r/min4电机功率4.7KW1.3.2成果要求(1).毕业设计说明书:1本(2).零件三维造型及装配,电子文件:一套;(3).所有非标零件图(标准CAD图形电子文件)电子文件:一套;(4).装配图(标准CAD图形电子文件):1张;(5).相对最复杂的非标零件打印图纸:3张,A3图幅;(6).装配图打印图纸:1张,A1或A0图幅;(7).主传动系统运动原理展示模型:1件。2
16、总体方案设计首先对钢筋弯曲机要实现的功能进行分析,其次采用由总到分的方式对弯曲机功能进行分解,最后对其做出结构图的过程,称为“功能的分析”,也可称为“系统分析”。针对产品进行功能的分析,其过程是机械设计人员初步酝酿的原理设计总体方案的过程7。2.1弯曲机功序在实际的生产制造中,钢筋弯曲机并非单独使用。而是配合矫正钢筋的矫直机构以及切断工件的切断机构。这三个部分才真正实现了高效的生产。钢筋的矫直是钢筋工件进行弯曲加工之前必要的工序。同时矫直机构也是钢筋弯曲机整体不可或缺的一部分。其按结构可分为辊式、滚筒式、管棒材式、压力式、拉伸式、拉伸弯曲式等。矫直机的工作原理:本矫直机采用塑性拉弯矫直理论。钢
17、筋在轧制以及平整工序中内部产生不均匀的应力,当其应力值达到特定值时,会造成形状的瓢曲或浪形,该拉弯矫直机正利用了内应力的存在来改善钢筋形状,待矫平的钢筋在张力辊组施加的张力的作用下,连续经过上下交替布置的多组小直径的弯曲辊的剧烈弯曲,各条不均匀的纵向纤维长度在拉伸和弯曲的合作用下,沿长度方向上产生了不同程度的塑性延伸拉伸弯曲矫直技术使各条纵向纤维的长度趋向于一致8。钢筋弯曲机钢机切断机构的组成:电动机、传动系统、蓄势装置、减速机构、曲轴连杆机构、机体以及切断刀。可用于切断440mm普通碳素钢筋10。工作原理:电动机动力经过带轮驱动飞轮轴、圆柱齿轮减速器带动偏心轴旋转。在偏心轴上装有连杆,连杆经
18、过销轴与动刀块连接,推动动刀块做往复运动切断钢筋。动刀块通过轴支撑安装在在机体上11。2.2弯曲机功能分析对于总共能的分析,首先需要对钢筋弯曲机所完成的操作和实现的功能进行确定。其作为工程机械的一种,是一种将动能转换为机械能的装置。其工作的原理是由电动机带动皮带轮转动,带轮带动齿轮旋转,齿轮带动涡轮和蜗杆进行减速,从而带动工作圆盘转动,最终通过中心轴与成型轴完成钢筋的弯曲,就从而实现工业生产。根据钢筋弯曲机的功能,将总功能具体进行分解如图2.1所示。图2.1 钢筋弯曲机功能分解图一个机构的总功能可以分解为很多分功能,钢筋弯曲机分功能主要有以下几项:传动系统:电机带动带轮转动,从而带动圆柱齿轮传
19、动,进而带动蜗轮以及蜗杆传动。执行系统:蜗轮以及蜗杆的转动带动工作圆盘转动,通过工作圆盘上的轴实现钢筋弯曲。最终钢筋弯曲机的功能结构确定如下工作过程为:电动机皮带轮圆柱齿轮蜗轮蜗杆工作盘。由于上面的功能分解图不能够清楚的表达各分功能之间的关系,所以用下面的功能结构图来表示其工作原理,它很好的反映了各分功能之间的联系与配合。图2.2所示为钢筋弯曲机的功能结构图:图2.2 钢筋弯曲机的功能结构图2.3总体方案机构简图图2.3 机构方案简图3电动机选择计算3.1弯矩的计算弯曲机对钢筋进行弯曲时的受力情况与计算见图3.1。设弯曲钢筋时,所需=式中 F为挡柱对需折弯工件的作用力;Fr为F的径向分力;a为
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